大气污染控工程课程设计X

1、百度文库摘要本次课程设计题目是针对电厂锅炉烟气的含尘量以及其他气体性质设计出一个 尺寸合理、性能稳定、经济的电除尘器。电除尘器是含尘气体在通过高压电场进行电 离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上， 将尘粒从含 尘气体中分离出来的一种除尘设备。由于作用在粒子上的静电力相对较大，所以即使 对亚微米级的粒子也能有效的捕集。在对电除尘器的构造以及原理有了深入了解后， 经过反复调整参数对各个结构进行了设计计算， 并且对电晕线型式、集尘极板型式等 构件进行了选型，最终根据计算结果制得电除尘器的外形图。关键词：电除尘器；锅炉烟气；大气污染1AbstractThe topic of

2、curriculum desig n for power pla nt boiler flue gas dust content and other properties to desig n a reas on able size, performa ncestability, and econo mic ESP ESP is a dusty gas through a high voltage electric field in the ionization proces, so that charged dust particles, and the electric field str

3、ength under the action of the dust particles deposited on the pole on the dust particles separated from the dust and gas a dust removal equipment. As the role of the static electricity on the particle is relatively large, so even if the sub-micron particles can effectively capture In the constructio

4、n and principles of ESP have a deeper un dersta ndin,after repeated adjusted parameters of each structure of desig n calculatio ns, and the corona wire type type of dust collect ion plate for a select ion of other components according to final results obtained ESP outlineKeywords : Electrical precip

5、itator； Boiler flue gas； Atmospheric pollution第一章设计概述 01.1设计原则及相关标准01.1.1设计原则01.1.2除尘设计的相关标准 01.2设计内容及要求01.2.1设计内容0/1.2.2设计要求 01.3.1技术参数11.3.2其他参数1第二章锅炉燃烧相关量计算 22.1锅炉燃烧产生的气体计算 22.1.1理论空气量的计算 22.1.2产生烟气量的计算 22.1.3灰分浓度及二氧化硫浓度的计算 32.1.4实际工况下烟气量的计算 32.2除尘效率n计算 32.3脱硫效率n计算 4第三章电除尘器 52.1电除尘器的优势52.2电除尘器的工作

6、原理 52.3电除尘器的结构及类型 52.3.1电除尘器的结构62.3.2电除尘器的类型6第四章主要设备说明 83.1电晕极系统83.1.1电晕线83.1.2电晕线的固定83.1.3电晕极的振打装置83.1.4绝缘套管83.1.5保温箱93.2集尘极系统93.2.1集尘极板93.2.2集尘板的悬挂9/ 3.2.3集尘极板的清灰装置 93.3气流分布板103.4高压供电设备103.5排灰装置10第五章电除尘器主体结构设计计算 114.1设计参数114.1.1除尘效率：114.1.2有效驱进速度e : 111.2电除尘器箱体横断面各部分尺寸 12第六章脱硫系统设计计算 16第七章烟囱的设计计算 1

7、9第八章管道阻力计算 23第九章风机和电机的选择 25总结 271第一章设计概述1.1设计原则及相关标准1.1.1设计原则1 严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保排出气体指标达到国家及地方 有关污染物排放标准；2工艺成熟、简单明了，节省投资费用；/ 3 运行费用低，经济性好；4 操作管理方便，自动化程度高；5 避免二次污染，满足安全要求；6 节约占地面积，流程组合和平面布置的设计，充分考虑节约用地。1.1.2除尘设计的相关标准1. 环境空气质量标准(GB3095-1996);2. 大气污染综合排放标准(GB16297-1996)；3. 锅炉大气污染物排放标准(GBWPB3-1999)；4.

8、 火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)。1.2设计内容及要求1.2.1设计内容本次要求设计QXS65-39型锅炉高硫无烟煤烟气电除尘湿式脱硫系统1.2.2设计要求(1) 根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。(2) 净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的 选择与设计；净化效率的影响因素等。(3) 除尘设备结构设计计算(4) 脱硫设备结构设计计算(5) 烟囱设计计算(6) 管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择(7) 根据计算结果绘制除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图、系统流程图。1.3.1技术参数锅炉型号：QXS65-39即，

9、强制循环室燃炉（煤粉炉），蒸发量65t/h,出口蒸汽压力39MPa设计耗煤量：8.5t/h设计煤成分：CY =63% Hy =5% OY =4% Ny =1% Sy=3% Ay =10%Wy=14%； Vy=8% 属于高硫无烟煤排烟温度：160C空气过剩系数=1.25飞灰率=29%烟气在锅炉出口前阻力 900MPa1.3.2其他参数污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度250mm, 90,弯头50个。5第二章锅炉燃烧相关量计算2.1锅炉燃烧产生的气体计算2.1.1理论空气量的计算以1kg煤样为基础：丿元糸质量/ g物质的量

10、/ mol需氧量/ molC63052.5 52.5H505012.5O402.5-1.25 N100.740 S300.9380.938A100W1407.7780理论需氧量：iv 空 n（52.5 12.5 1.25 0.93864.688 mol理论空气量：n； 64.688 （3.78 1） 309.21 mol22 4Va0309.21 -6.926 m3/kg、 10002.1.2产生烟气量的计算理论烟气量：22 4/V （52.5 12.5 2 0.375 0.938 7.778+64.688 3.78） -7.416 m3/kg 1000实际烟气量：Vfg V+（ -1）Va0

11、（ 2-1）式中，Vfg实际烟气量，m3/kgVf0理论烟气量，m 3/kg空气过剩系数,=1.25V理论空气量，m/kg带入数据可得：33Vfg7.416 m3/kg+ (1.25-1)6.926 m/kg=9.148 m/kg2.1.3灰分浓度及二氧化硫浓度的计算1kg煤样中产烟尘量：100g 29%=29 g/kg1kg 煤样中产 SQ 量：0.938mol 64g/mol=60.03 g/kg标准状态下含尘浓度：C=29 g/：g =3.170g/m3=3170mg/m39.148 m3/kg标准状态下SO2浓度：60.03 g/kg33Cso2 =3=6.562g/m3=6562mg

12、/m39.148 m /kg2.1.4实际工况下烟气量的计算按燃煤量8.5t/h计算烟气量:、Vfg =9.148 m3/kg 8500kg =21.60m3/s3600s在实际工况下(t=160)烟气量：T，Q=Vfg T( 2-2)Q=21.60m3/s (273160)K34.26m3/s . -八川一八卜”273K2.2除尘效率n计算按照国家锅炉大气污染物排放标准(GB 13271-2001)规定，锅炉烟尘最高允 许排放浓度按表1-1规定执行。该标准锅炉建成使用年限分为两个时段，1时段为 2000年12月31日前建成使用的锅炉；U时段为2001年1月1日起建成使用的锅炉。 除尘效率：C

13、qC(2-3)式中，Co国家排放标准中，锅炉烟尘最高允许排放浓度,mg/m3标准状态下浓度，mg/m：带入数据可得:适用区慷Yu咱 *):休格出度1：颦【时盘11时虹一天区1L加1夷区1UU盹二类区1三晏匾!O800u二、一號区10011001二、W换区2(K)50表1-1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值全3区域自的mm悟炉_=400mm。确定e的基本因素有粉尘粒径、要求的捕集效率比电阻及二次扬尘情况等。在 确定e值以后由此而定的除尘器尺寸时，捕集效率起着重要作用。由于电除尘器捕 集较大粒子很有效，所以若达到较低的捕集效率就符合设计要求时，则可以采取较高的值。若所占比例很大的细粒子必须捕

14、集下来， 需要跟高的捕集效率，当需要更大的 集尘面积时应选取更低的 e值。选择e值的第二个主要因素是粉尘比电阻。若粉尘比电阻高，则容许的电晕电 流密度值减小，导致荷电场强减弱，粒子的荷电量减少，荷电时间增长，则应选取较 小的e值。表5-1各种粉尘的驱进速度/ h ：gf ( fits *1 )申妬锅胪飞茯仇(Hf d 2ft. AS U, 230. 1 7. Mo. on o, on纸杲&竜戟铝炉尘0 O65*-0k 1石戡凹转密1?Q.心5 工0$嶽歹蝸结机養饿尘UUS-O. ORu. W-0. IJ55戟矿垃鎧机呻熠尘0. 05-0.10. (HAO. OB铁m继粉尘0. 2舗化钳0.06

15、4型性握气H吹转炉生a07-0. 09with0.040,067-0. lai铁化铝穷霰0. E =岛炉坐a D6D. 2艮化亚霰卜8】0. Wf(L 2?山Q76也廉疑胪4:0. 0340*0.0126J青色含园砖炉尘0.0?3热火焰遺理机哦0.047D OKfCL 115I就凿606(L USSOl门桁一1X0師Q BQ 05T诗水祀幣尘虹细6琳(LlG-0.5X 080. J城市绘览譬煜炉尘0. Q”O. U由上表5-1及上述因素综合考虑，取e=0.09，贝U：400e 0.09=0.123001.2电除尘器箱体横断面各部分尺寸根据所处理气体流量，需要两台电除尘器，以下只计算一台的外形尺

16、寸，另一台 尺寸与这台相同。1 集尘板的面积f1 1 Ine1/(4-4)式中：f比表面积，s/m；1 1 In0.121 0.9938.38s/ m除尘效率，%;e粉尘驱进速度，m/s。A fQ(4-5)AoooQFv1oFh213当F当FA Kh F1 ef比Q考虑处理气量、温度、压力的波动，供电系统的可靠性等因素影响，参照实际情实际比表面积:2.除尘效率验算/35.97 0.121 e99.28%满足要求式中：F箱体断面积，m2;v电场风速，一般在0.41.5m/s范围内，本次设计取v=1m/s4.极板高度38.38 34.2621314.78m式中：A 所需集尘极面积，m2;(4-6)

17、(4-7)1577.7438.3841.11 s/m(4-8)(4-9)34.26m2(4-10)(4-11)式中:h极板高度，m。况，取储备系数K 1.2，实际所需集尘极面积为:式中：A实际所需集尘极面积，m2式中：f实际比表面积，s/m3.箱体断面积的初步确定80 m2时80m2 时1314.78 1.21577.74m234.26以1m为1级。大于8m时,即当F 80m2时，电除尘器要设双进风口。计算后 h值应进行调整，当高度小 于8m时，以0.5m为一级，所以:h .F.34.265.85m(4-12)15将h圆整后得h=6m。5.通道数(2S K)h(4-13)6.式中：Z通道数;3

18、4.26(0.4 0.04) 615.862S相邻两极板中心距取2S=400mm；K集尘极板的阻流宽度，因为选用的是 C型板，取K =40mm。 当选用双进风口时，Z值应取偶数，则Z=16。电场有效宽度B 有效 Z(2S K)(4-14)16 (400 40)5760mm=5.76m7.式中：B有效电场有效宽度，mm。过流断面积(4-15)FB有效h5.76 6234.56m式中：F实际过流断面积，m2。故风速V验证V Q =34=0.99/ F 34.56/满足风速假设8 电场长度I(4-20)A2nZh1577.742 2 16 64.11 m式中：L电场长度，m；/ n电场数量，根据表4

19、-5选取为2。表4-5 电场数量n的选择v ln(1 )4779534559234913一23L求出后，应按每块极板的名义宽度的倍数进行圆整。取L=4.5m第六章脱硫系统设计计算吸收塔选填料塔基本参数确定根据表选择填料塔基本参数塔径计算根据烟气计算结果:脱硫效率86.28%阻力：15002500Pa 空塔速度：u 1m s 液气比：10L m 烟气流量：Q 900 m3 h烟气流量 Q 34.26m3 sSO2浓度 4.137 g m4Q4 34.263.14 0.87.38取整为而实际7 .5 r塔径确定后，由于为齿形栅条，塔径应4 m 5050 m料塔高度计算H OG式中：Hog气象传质单

20、元高度，可取OG（35 50 ）d1.51.8m；Nog气象传质单元数，查表去 2.4； Z 填料层高度，m。ZH OGOG2.4 1.8 4.32m考虑到适应操作条件波动留有调节控制余地，因此应修正为：喷淋密度Z实际l(1 .3 1.5) 432 1.4 432 6mU -17A式中：L 气塔顶喷淋剂量;A 截面积。设塔顶喷淋剂量为20 kg s则20 360010001.63m7.5 7.54I m2 h填料层阻力（应用阻力系数法）2P Z,Pa)式中：P 填料层压降，Pa；阻力系数，取10；-填料层高度，m；空塔速度，；ms-气体密度，kg m3 ；2Z10 6rU20.F 1.3425

21、.728 Pa2填料塔总高首先由标准经验值规定吸收液质量浓度一般为 10%15%，设计中取15%，液气比通 常为825L m3，设计中取10 L m3，反应时间通常为35s,考虑到反应的稳定性取 4s，填料塔内流速通常为15m/s，设计中取3m/s有反应时间可知：HZ vt式中：Hzt填料塔总高，m；v塔内流速，取3m/s；t取 4s。即HZ vt 3 4 12m25盖顶考虑排气部分定为0.5m,出口液体部分定为0.5m，则实际填料塔高度为:HZ 12 0.5 213m物料平衡由液气比为10L m3，则供应吸收液量为Q L1000 3600 34.2610003123.33m/ h式中：L液气

22、比。根据标准经验值钙硫比为设新鲜吸收液量为a kg/hQw1.05a 1000式中： Ca(OH)2浓度，取15%;N 石灰浆分子量，取74；R钙硫比，取1.05;-一每千克所含二氧化硫量；Qso2M每小时耗煤量即OMNRQso210008.5 1000 74 1.05 0.938需水量4130kg1h)00 15QHoO a (1)3510.5kg hH2OR Qso2 M第七章烟囱的设计计算（1）烟囱直径的计算：烟囱出口内径按下式计算:di4Q （ m w式中，Q通过烟囱的总烟气量，m3/s；/ W烟囱出口烟气流速， m/s。(5.1 )通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风10204

23、5自然通风6 102.53选定w=15 m s则可得表5.1烟囱出口烟气流速/（ m/s）(5.3)di4 34.261.71m，取 1.7m。3.14 15由设计任务书上可得所有锅炉的总的蒸发量为65t/h,表5.2锅炉烟囱高度/（m）锅炉总额定出力/（t/h） 21000农村或城市远郊区1.4271/32/3城市或近郊区1.3031/32/3Qh V 21000农村或城市远郊区0.3323/52/5且 T 35K城市或近郊区0.2923/52/5带入数据可得：Hs=60 m32H 0.292 3928.78? 60 4-1 53.84 m/（5）烟囱有效高度H:H H Hs（5.6）式中，

24、h烟囱有效高度 ，m h烟气抬升高度，mhs烟囱几何高度，m带入数据可得：H 53.84 60 113.84 mmax式中带入数据可得max准。s57.27 m127.27 mmax(5.7 )烟囱咼度式中m带入数据可得n21(8)烟囱阻力计算： 假设标况下烟气的密度为(6)烟囱高度较核(7)烟囱底部直径H 57.27 70d2烟囱椎角i通常取i= 0.02 0.03，取i=0.021.7 2 0.02 704.5 m,取 4.6m。3H 0.292 3928.78重新假设烟囱几何高度Hs=70 md2 di 2 i H4 g m30.5125 mg m30.5mg m3，故符合标准。0.5m

25、g m3，故不符合标1.34 Kg/m 3,则可得在实际温度下的密度为所以烟囱几何高度为70 m。i 烟囱椎角270 4-12731.34 空30.84Kg；m3273 160443max烟囱有效高度，mZ y 0.11，取 0.8max 3.14 4 211囂 2.7183 加药 10根据环境空气质量标准各项污染物浓度限值max- 一T0.8 4.1 10 4g. m3 0.41 mg m33.14 4 127.272 2.7183根据环境空气质量标准各项污染物浓度限值2QyuH2e Zy, z污染物在y,z方向上的标准差u烟气出口处的平均风速，ms，取4ms ；Q SQ 排放量，g s，为

26、 21.60 6.562 141.74g/s地面最大浓度，mgm3 ；平均烟囱直径:29(5-8)(5.9)d! d2式中，di烟囱出口内径； d烟囱底部直径。带入数据可得： /d烟囱阻力为L v2%7（Pa）式中，l烟囱长度md烟囱直径，m烟气密度，Kg/m3；v烟囱中气流平均流速，m/s ;此处设计取v=12ms ； 摩擦阻力系数。带入数据可得:249.66Parccc 127.27 0.84 122Pl0.02 -3.12第八章管道阻力计算1.选取管道内的烟气流速，确定管道尺寸。对于含尘管道的烟气流速可按表8-1选取表8-1除尘风道的最小速度a J9-10总尘凤遒的脱小凤速单血nV 5

27、电自城谊水雅凤请审冇风逍朮凤道十*束，小刨啊*纺址T1012轻矿驹柠勺：12K术W .创花1214疑匕砂尘1C18卅祖创花、人廉丁*黑H巧于1枣毁1720耳轴尘削湿耳1倒足，犬垠押*胆1E加金刖砂和玉粉1981013,15麻1131923忆182025耐火材料静尘17n16轻质卡嫌尘末t木加丁稠#B101412Id応他输供堺尘 L1113無上（卜11 H1* 11015从表8-1可知煤尘在垂直风道的最小风速为 11m/s,在水平风道的最小风速为 13m/s，故本次设计中选取 =14m/s。管道内径的计算：(8-1)(8-2)d严式中，Q通过烟囱的总烟气量，m3/s； 煤尘在风道中的平均风速，

28、m/s。带入数据可得：d J4 34.261.77mY3.14 14管道压力损失计算 管道沿程损失计算:2L _v_d 2式中，一一在实际工况下的烟气密度，取 0.84Kg m3L 管道长度，md管道内径，m管道沿程损失系数，一般金属管道取=0.02带入数据可得:式中， 局部损失系数,带入数据可得：0.84 142Pm 0.7561.74pa2管道总压力损失：PgPL 50 Pm 348.81 50 61.743435.81 paPPcPfPfRR 0amfm qVf tm63134 100.99 -7200600.373kg 2/md101，mkgPf7.21070.37311100.255

29、6 0.9910157 pa0管道局部损失计算:Pl0.03 250 0.84 1422 1.77348.81Pa(8-3)Pc 500 pa第九章风机和电机的选择（1）、除尘器的内部压力损失P Pc Pf式中：Pc 除尘器结构压力损失，在正常过滤风速下，一般取300500 Pa。（2）、过滤阻力：Pf/ PoPd （ 0 am） Vf式中：0 清洁滤料的压力损失系数或阻力系数（7.2 10m1）6 /含尘气体的粘度（0.255 10 Pa?s）Vf 过滤速度（m/s）10101011 m / ka 粉尘的平均比阻力，一般为g2 m 堆积粉尘负荷（单位面积的含尘量）（kg/m）3 普通运行的堆

30、积粉尘符合范围为0.1 2kg/m粉尘负荷：m QVft式中：G入口气体含尘浓度（kg /m ）t 过滤时间（S）过滤时间取2小时，即7200s，则：m 3143 10 6 疇 72000.373kg / m211取 a 10 m/kg ，则：Pf (7.2 1070.373 1011) 0.255 10 6 詈 157 pa取Pc 500 Pap 500 157 657pa6、系统阻力的计算0h锅炉出口前阻力+管道阻力+烟囱阻力+除尘器阻力1.2.引风机压力H y kp F总式中：P总一一系统总阻力；Kp 风压附加安全系数，一般送、排风系统Kp 1.11.15 ,除尘系统Kp 1.151.2，气体输送系统Kp 1.2，本设计中取Kp 1.2。 即:Hy kp P总1.2 （900 198.79 3618 657 49,66）6508.14Pa3.引风机风量273 tP 101.325273式中：Q 每小时烟气量；F当地Kl风压附加安全系